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怎么为开关电源选择合适的电感

电感又称扼流圈，其特征是流过的电流具有“大的惯性”。 换句话说，因为磁通量的连续性，电感上的电流必须是连续的。 电压峰值变大。 电感是磁元件，当然存在磁饱和的问题。 电感饱和是可以接受的，而在一些应用中，电感可以从某一电流值饱和并且在某些应用中，电感可以不饱和并且必须和具体布线区分。

在大多数情况下，电感作用于“线性区域”，但是在这种情况下，电感值恒定，不会因端子电压和电流而变化。 然而，存在不容忽视的问题。 即，感应线圈引起两个分布参数(或寄生参数)，一个引起不可幸免的线圈电阻，另一个引起线圈工艺，引起和材料相关的分散杂散电容。

浮置电容在低频下不动作，但随着频率的增加而逐渐出现，当频率成为某一值以上时，电感成为电容特性。 当浮置电容集中于一个电容时，从电感等效电路可知出现在某一频率上的电容特性。

分析线路中电感的动作状况或制作电压、电流波形图时，请考虑以下特征

1 .当电流I流过电感器l时，电感器蓄积能量如下

贰=0.5×尝×滨2(1)

2 .开关周期中的电感电流的变化(脉动电流峰值)和电感两端电压的关系

痴=(尝×诲颈)/诲迟(2)

由此可知，纹波电流的大小和电感值有关。

3 .为了使电容器具有充放电电流，电感器也有充放电电压的过程。 电容器的电压和电流的积分( as )成比例，电感的电流和电压的积分( vs )成比例。 电感电压变化时，电流变化率di/dt也变化，正向电压使电流直线上升，反向电压使电流直线下降。

计算正确的电感值对于选择适当的电感和输出电容器来获得小输出电压波动特别重要。

从图1可知，流过开关电源的电感器的电流由交流电和直流电两个成分构成，交流电的成分具有高频率，因此通过输出电容器流入地面，产生对应的输出纹波电压dv=di×RESR。 为了完量降低脉动电压，不影响电源系统的正常工作，一般要求峰值为10mV~500mV。

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图1 :开关电源的感应电流。

脉动电流的大小也影响电感器和输出电容器的尺寸，脉动电流一般设定为大输出电流的10%词30%，因此在降压型电源中，流过电感器的电流的峰值比电源输出电流大5%词15%。

降压型开关电源的电感选择

为降压型开关电源选择电感器时，需要决策大输入电压、输出电压、电源开关频率、大脉动电流、占空比。 以图2为例说明降压型开关电源的电感值的计算，首先假定开关频率为300kHz，输入电压范围为12V±10%，输出电流为1A，大纹波电流为300mA。

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图2 :降压型开关电源的电路图。

大输入电压值为13.2痴，对应的占空比如下所示

D=Vo/Vi=5/13.2=0.379(3)

其中，Vo是输出电压，Vi是输出电压。 打开开关管后，电感器的电压如下所示

V=Vi-Vo=8.2V(4)

开关管断开时，电感器的电压如下所示

V=-Vo-Vd=-5.3V(5)

dt=D/F(6)

在式2中代入式2/3/6时

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升压型开关电源的电感选择

对于升压型开关电源的电感值的计算，除了占空比和电感电压的关系式发生变化以外，和降压型开关电源的计算方式相同。

以图3为例进行计算时，若设开关频率为300办贬锄、输入电压范围为5痴±10%、输出电流为500尘础、效率为80%，则大脉动电流为450尘础，和占空比对应

D=1-Vi/Vo=1-5.5/12=0.542(7)

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图3 :升压型开关电源的电路图。

打开开关管后，电感器的电压如下所示

V=Vi=5.5V(8)

开关管断开时，电感器的电压如下所示

V=Vo+Vd-Vi=6.8V(9)

在式2中代入式6/7/8时

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请注意，升压电源和降压电源不同，前者的负载电流并非始终以电感电流供给。 当开关导通时，感应电流经由开关管接地，并且从输出电容器供应负载电流。 因此，对于输出电容器，需要足以在其间供给负载所需的电流的存储电容器。 但是，开关管断开时，不仅负载中流过电感器的电流，输出电容器也会充电。

通常，电感值越大，输出变动越小，但电源的动态响应也越差，所以电感值的选择可以根据电路的具体应用要求来调整，以获得佳效果。

满足了开关频率的提高导致电感值减小、电感物理尺寸减小、电路板空间节约、开关电源现在高频进展、电子产物体积越来越小的要求。